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给水泵站调速改造方案的确定

给水泵站调速改造方案的确定 2011年12月09日 来源： 一、引言给水泵站调速供水因其具有良好的节能效果而越来越得到广泛应用，一些无调速泵的泵站也已经或准备进行调速改造。但是，有些泵站在调速改造后，其节能效果不明显，调速设备投资成本回收年限较长，并没有达到预期的效果。究其原因，除运行方面外，主要是调速改造方案不合理。因此泵站在调速改造时一定要对方案的可行性及最佳调速泵台数进行研究。国内有一些文章比较提倡“两台泵调速”的观点，但只作了定性的讨论[1]。本文试图用计算机从量的角度对调速改造方案可行性和调速泵台数确定进行研究。二、给水泵站调速改造的目的及方案评价方法1、给水泵站调速改造的目的调速改造的主要目的是使泵站运行工况与供水对象所需工况一致，从而最大限度地减少剩余水头，节约电能。另外，除节能外，同时调速供水还能满足区域水量水压要求，保持管网压力稳定，减少爆管事故，降低漏水率等。2、给水泵站调速改造方案评价方法评价给水泵站调速改造方案必须从技术经济的角度出发，求得改造前的泵站年费用F0及拟采用的各种调速改造方案的年费用Fi，如果Fi＜F0，则泵站可以进行调速改造，Fi中最小的方案即为最佳调速改造方案，否则该泵站调速改造方案不可行。三、给水泵站调速改造前后年费用的确定（一）、水泵性能曲线方程实践表明，在额定转速下，泵的Q-H、Q-N曲线可以用多项式表示[2]。一般泵站在运行一段时间后，水泵特性曲线与原样本曲线有些偏差，可以通过实测若干个水泵工况点，通过最小二乘法进行曲线拟合，获得水泵性能曲线方程，研究表明取m=4具有足够的精度：（二）、改造前后的年费用设泵站的运行工况可分为Nduty级，由动态经济分析方法，其年费用可用下式求得[3]：式中F——泵站年费用，元Nduty——泵站年运行供水分级数Ti——第i级供水全年运行时间，hNi——泵站第i级供水全年运行的总功率，kwfelec——电费单价，元/kwhr——折现率n——调速设备投资偿还年限，年C——调速设备投资，元；改造前，C=0k——调速设备年维修费率，由泵站的技术力量而定，一般5%-10%显然，对于一个具体泵站的技改项目，除Ni外，其余的变量值皆易求得。下面重点介绍Ni的求法。（三）、总功率Ni的计算1、数学模型的建立要求得Ni必须确定泵站在第i级供水的最优运行方案，对于同一级供水工况（Qi，Hi），不同的开机方案泵站的总能耗不同，能耗最小的开机方案即是泵站在该分级下的最优运行方案。可建立如下数学模型：（1）目标函数：其中Num——泵站内水泵台数ηi,j——水泵机组的总效率ωi,j——状态函数，ωi,j=0表示第j台水泵停运，ωi,j=1表示第j台水泵运行Ni,j——第i种型号第j台水泵的轴功率（2）约束条件：1)水泵特性曲线方程：式中Hi,j––—第i种型号第j台水泵的扬程Qi,j——第i种型号第j台水泵的工作流量2)流量约束：式中Qi——泵站第i级供水流量3)单泵流量约束：水泵流量过小或过大都会导致其效率低，故要求水泵运行时流量界于最大最小流量之间，对定速泵有：Qj,min≤Qi,j≤Qj,max其中Qj,min、Qj,max——第j台泵的最小最大流量，根据水泵的特性曲线选定；对变速泵有：式中nj——第j

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